- Introducción
- La formación de cárcavas
- Medición del crecimiento de las cárcavas
- El período del estudio
- Otros aspectos a considerar
- Conclusiones
- Bibliografía
- Anexos
Para tener una información real y fidedigna sobre el crecimiento de las cárcavas en Ciudad Bolívar (Venezuela), se está planteando una metodología de campo económicamente flexible, que consiste en monitorear el proceso de crecimiento longitudinal, lateral y vertical, mediante la colocación de estacas a poca distancia del talud, además de varas metálicas enterradas profundamente a lo largo del cauce para definir la variación vertical. El monitoreo debe efectuarse estratégicamente a lo largo de los meses más lluviosos, y debe acudirse al campo con una regularidad de una vez por semana. Los datos recabados podrán luego ser sometidos a un análisis estadístico de regresión que permita a corto plazo predecir el retroceso de taludes de acuerdo a los índices de precipitación.
Palabras clave: Estacas, retroceso, taludes, escorrentía, precipitación.
En el presente trabajo se está proponiendo una metodología de campo que permita detectar el crecimiento de las cárcavas o barrancos a lo largo del período de lluvias en Ciudad Bolívar y sus inmediaciones. La metodología no se ha probado aún en ninguna circunstancia, pero, dada la simplicidad de los medios que permiten ponerla en ejecución, pudiera ser una manera efectiva para determinar hasta qué punto un sistema de cárcavas varía dentro de sus tres dimensiones: vertical, lateral y longitudinalmente. Para un mejor entendimiento de la metodología propuesta ha sido necesaria la ilustración de lo que debe hacerse en el campo. La clave de la medición es la colocación de marcas (estacas, varas metálicas) y, tal vez, lo más exigente del caso es la frecuencia de visitas al sitio estudiado. La metodología podría ser objeto de modificaciones por parte de los investigadores que deseen aplicarla, en respuesta a que todas las cárcavas no son iguales e, inclusive, los factores que influyen en su formación también pueden variar de lugar en lugar.
Surge la cuestión de para qué medir el crecimiento de las cárcavas, ¿qué utilidad pueden tener los parámetros obtenidos? Pues bien, además de que un estudio de esta naturaleza nos puede servir tan sólo para satisfacer la curiosidad científica, es bueno tener en cuenta que en la capital del estado Bolívar, el retroceso de las cárcavas se ha convertido en una seria amenaza que atenta contra la permanencia de las infraestructuras (viviendas, calles, etc.). En consecuencia, no es mala idea para los técnicos que velan por las obras y servicios urbanos, el tener informaciones reales sobre la velocidad de crecimiento de los barrancos. Por ejemplo, en una cárcava que apenas retrocede 5 centímetros por año, no vale la pena invertir grandes sumas de dinero en obras de control de la erosión. En cambio, la cosa es distinta para un barranco que avanza pendiente arriba a 2 metros o más por año.
Las cárcavas son zanjas creadas por las aguas de escorrentía. Una de las condiciones esenciales para su formación es la existencia de materiales no consolidados sobre la superficie; puede tratarse de, por ejemplo, suelos conformados por arena, arcilla o por la mezcla de distintas texturas. Si estas capas de materiales blandos no son profundas, por consiguiente, las cárcavas serán de poca profundidad. Los lugares más proclives a la erosión en cárcavas son aquellos carentes de vegetación, como en vertientes de climas áridos o semiáridos. También en zonas deforestadas por diversas actividades antrópicas (agricultura, minería, etc.), donde los suelos han quedado al descubierto. Para el caso de Ciudad Bolívar, un potente relleno sedimentario de edad pliopleistocena (formación Mesa), ha sido levantado con respecto al nivel del mar, lo que ha conllevado al origen de un paisaje de altiplanicies cuyos topes alcanzan hasta los 140 m. Estos relieves elevados han sido recortados por los cuerpos de agua dando lugar a escarpes, los cuales tienden a retroceder ante los distintos procesos erosivos, destacándose entre ellos la erosión en cárcavas. Obsérvese el proceso de formación de una cárcava en la figura 1 y el modelo 3D en el anexo 1.
Fig. 1. Evolución de una cárcava en cuatro etapas.
En la figura anterior se contempla que a partir de un surco puede surgir una cárcava. Se dice que una cárcava es activa cuando su crecimiento es incesante; en cambio, se dice que una cárcava es estable cuando no hay un crecimiento significativo a lo largo de varios años. La inestabilidad puede determinarse a simple vista, especialmente cuando el barranco se ha encargado de colapsar una que otra infraestructura (ver anexos 2 y 3). La estabilidad es propia de aquellos lugares poco o no intervenidos, donde los procesos de infiltración y escorrentía se mantienen casi inalterados. El exceso de capas impermeabilizantes (cemento, asfalto, zinc) es responsable de romper el equilibrio, creándose grandes cantidades de agua que se vierten sobre los escarpes. Muchas veces el desagüe cae libre sobre el talud, sin ninguna estructura que controle la erosión.
Medición del crecimiento de las cárcavas
Notamos con la ayuda del modelo evolutivo que la zanja se hizo cada vez más ancha, más larga y más profunda, y pudo desarrollar tres cabeceras puntiagudas o subcárcavas. La medición del crecimiento en las tres dimensiones es el centro de mayor atención en lo que atañe a esta propuesta. Hay quienes han desarrollado modelos matemáticos para estimar el crecimiento de estas formas de erosión. Uno de los procedimientos es el del Servicio de Conservación de Suelos de los Estados Unidos (citado por Funes et al, 1996), utilizando la siguiente fórmula:
R = (5,25 x 10- 5 ) A0,46 P0,20
Donde:
R = Avance en m de la cabeza de la cárcava en un período determinado.
A = Area en m² de la cuenca aguas arriba de la cárcava.
P = Total anual de las lluvias de 24 horas de duración mayores o iguales a 12,7 mm.
El modelo quizás funcione para unas condiciones geográficas en particular, pero es difícil que pueda aplicarse para el cálculo del retroceso de cualquier barranco en Ciudad Bolívar, ya que los factores no son siempre los mismos; por ejemplo, las condiciones de infiltración y escorrentía pueden variar de un año a otro debido a la creciente ocupación humana. De todas maneras, a la hora de querer comprender la dinámica de los barrancos, las matemáticas son inevitables, tal como se explica más adelante.
Es de recordar que una forma de terreno de escasas dimensiones hoy en día puede ser cartografiada y seguida su evolución por vía satélite; otra manera es la toma repetitiva de aerofotografías a escala de detalle; pero, lamentablemente, esto implica el desembolso de importantes sumas de dinero. De igual manera, no siempre se cuenta con equipos sofisticados como teodolitos, GPS y altímetros de última generación. Optamos entonces por estudiar el fenómeno a través de medios sencillos, económicos e igualmente efectivos. Una manera muy práctica es la colocación de marcas, pueden ser estacas de madera de 10 cm de largo, las que se colocarán a 20 cm desde el borde del talud. Por cada estaca se colocará otra estaca alineada a unos 50 cm, creándose así una línea imaginaria perpendicular. Las marcas más próximas al barranco deben llevar un color en particular. Todas se enterrarán de manera que sobresalgan apenas 2 cm. No se recomienda el metal, ya que puede ser un riesgo para los transeúntes (caídas). En aquellos lugares donde pululen los niños es mejor, como precaución, enterrar por completo un pequeño clavo a unos 5 cm desde cada una de las marcas cercanas al talud, debido a que el trabajo puede que sea saboteado. En la figura 2 se puede obtener una idea de lo que se acaba de indicar.
Fig. 2. Colocación de las marcas en distancias tentativas: Vistas en 3D y en planta.
Las estacas adyacentes al talud pueden colocarse a equidistancias asumidas por el investigador. Aquí hemos escogido una distancia de 150 cm. Una vez que se coloquen todas las marcas alrededor del barranco, es recomendable tomar, con la ayuda de una brújula Brunton, los azimutes entre las marcas más cercanas al talud, con el fin de crear una poligonal abierta. Esto sería útil en aquellos casos en que las estacas fueran removidas ante el crecimiento lateral. La poligonal nos facilitaría la elaboración de un mapa del barranco. También es recomendable hallar el azimut entre las marcas más separadas y sus correspondientes más cercanas al talud; por ejemplo, entre las marcas 1b y 1, tal como aparece en la figura 3.
Fig. 3. Colocación de marcas alrededor de una cárcava.
Para medir el avance de las cabeceras de la cárcava se recomienda en principio colocar dos marcas prudencialmente separadas entre sí, de modo que al atar un cordel entre ellas, la línea coincida con la punta de la cárcava. Se recomienda que estas marcas sean de un color distinto al de las demás. Colocar una estaca en la cabecera no sería la mejor idea, considerando que rápidamente pudiera ser arrancada por la escorrentía (figura 4). Dicho cordel debe colocarse solamente cuando los investigadores visiten el área. No debe dejarse de forma permanente.
Fig. 4. Al comenzar el monitoreo, se coloca un cordel entre dos marcas para fijar el límite inicial del crecimiento de las cabeceras.
Al hacerse las mediciones, si las cabeceras retroceden, entonces será necesario echar hacia atrás otra cuerda paralela a la del inicio. La distancia entre las dos cuerdas sería la lectura o medida para el momento.
El crecimiento vertical puede determinarse enterrando varas metálicas (cabillas) a lo largo del canal de escorrentía del barranco, tal como se contempla en la figura 5.
Fig. 5. Colocación de varas metálicas a lo largo del cauce del barranco.
Las cabillas pueden ser de 50 cm de largo y deben enterrarse profundamente con la ayuda de un martillo. En dichas varas debe pintarse un tramo de 10 cm en uno de los extremos. El borde de esta marca de pintura deberá coincidir con la superficie. Se supone que, al haber socavación por la corriente, la parte pintada aparecerá por encima del suelo (figura 6).
Figura 6. Varas metálicas enterradas en el fondo de un barranco. Al profundizarse el canal, se habrá perdido un espesor (E) determinado de materiales. Después de tomar la lectura habrá que enterrar nuevamente la cabilla hasta la marca de pintura. Longitud de la vara: 50 cm.
Una forma de medir la profundidad de la cárcava es utilizando el clinómetro de la brújula desde los topes laterales. Con la ayuda de otra persona ubicada en el fondo de la cárcava, se mide el ángulo de inclinación con respecto al punto donde esté ubicada cada cabilla. Para mejor comodidad, debe utilizarse un jalón o una vara. En esta debe colocarse una marca que se ubique justamente a la altura de los ojos de quien haga la lectura. Además, entre las dos personas debe tenderse una cuerda que haga las veces de la hipotenusa de un triángulo. Se aplica la fórmula del seno y se halla la distancia vertical, lo que es igual a la profundidad. Al valor obtenido se le irán sumando las lecturas creadas por la socavación, en caso de que esta suceda.
Fig. 6. Con la ayuda del clinómetro de la brújula y una cuerda sostenida entre dos personas puede calcularse la profundidad de una cárcava.
Es bien sabido que las cárcavas crecen en la época de lluvias, mientras que en la época seca se estabilizan. Para tener una idea de la distribución temporal de la precipitación en Ciudad Bolívar, observemos la figura 7.
Fig. 7. Precipitación media de Ciudad Bolívar, período 1974-1985. Fuente: CVG-Tecmin, 1991.
Las mayores cantidades de lluvia se captan entre los meses de mayo y octubre. El máximo de precipitación corresponde al mes de junio. Llevar a cabo el monitoreo desde que las lluvias comienzan a hacerse sentir, es decir, desde el mes de abril, sería la forma más completa. El monitoreo pudiera cerrarse en el mes de noviembre. Sin embargo, es de considerar que el período más estratégico, como para disminuir la frecuencia de visitas al campo, es el de mayo a octubre. Dichas visitas, una vez colocadas y registradas las marcas, habría que hacerlas por lo menos una vez por semana. Es un trabajo que necesita de la participación de dos o más personas. Para registrar el avance del retroceso de los taludes laterales será necesario diseñar una planilla donde se anote la dinámica del fenómeno, por ejemplo:
RETROCESO DE ESCARPES EN CENTIMETROS | |||||||||
Fechas | |||||||||
Marcas | Total | ||||||||
1 | |||||||||
2 | |||||||||
3 | |||||||||
n | |||||||||
A la vez, para monitorear el crecimiento vertical, habrá que diseñar otra planilla. Igualmente, se recomienda utilizar una planilla aparte únicamente para registrar el avance de las cabeceras.
Al final del monitoreo será necesaria la obtención de los registros de precipitación de la estación climatológica más cercana, con el fin de establecer la relación existente entre los índices de precipitación y el crecimiento de las cárcavas a lo largo del período en estudio. Los resultados obtenidos podrán ser fácilmente plasmados en gráficos estadísticos como el de la figura 8, donde se observa solamente una situación hipotética para un período de dos meses, y corresponde a un supuesto caso de una cárcava activa de crecimiento permanente.
Fig. 8. Crecimiento de la cabecera de una cárcava según los índices de lluvias semanales (ejemplo hipotético).
A partir de los datos adquiridos se puede realizar además un análisis de regresión, mediante el cual estaremos en la capacidad de predecir el crecimiento de la cárcava a corto plazo. A mediano o largo plazo se supone que ciertos factores se habrán modificado y la rata de crecimiento de los barrancos ya no será la misma. De allí el escepticismo que suscitan los modelos matemáticos.
Como se pudo constatar en el estudio realizado por Ameneiro y Alvarez (2004), la vegetación sobre un sistema de cárcavas varía notablemente a lo largo del año: a finales de la época de sequía hay amplios sectores que quedan descubiertos de vegetación; pero, a medida que avanza la época de lluvias, los herbazales y matorrales se van haciendo cada vez más densos y tupidos, dándole cierta estabilidad a la superficie (anexo 4). Generalmente, aquellas vertientes cubiertas de vegetación suelen permanecer casi intactas por un número indefinido de años. Aprovechando las marcas plantadas en el terreno, puede determinarse la distribución aproximada de los tipos de vegetación: herbazal, matorral, arbustal y bosque. Los más comunes son los tres primeros. El comportamiento de los valores sobre crecimiento de cárcavas puede verse radicalmente influido por la protección que ofrece la capa vegetal o por la inexistencia de ésta.
Los investigadores deben estar atentos con las actividades antrópicas de los alrededores: invasión de terrenos, deforestación, quemas, impermeabilización de la superficie, etc.
Es probable que aquellos taludes expuestos hacia el Este posean una rata mayor de crecimiento, debido a la incidencia de los vientos alisios, los cuales soplan predominantemente desde dicha dirección y, en menor grado, desde el Noreste; por lo tanto, las gotas de lluvia impactarán con mayor fuerza en las paredes así orientadas. Por lo tanto, siempre será necesario ir a las causas de lo que reflejen los parámetros obtenidos.
Monitorear el crecimiento de una cárcava a lo largo de un período lluvioso puede resultar una tarea relativamente fácil, si consideramos los medios que pueden ser utilizados. Tal vez la mayor dificultad radica en las visitas obligantes una vez por semana, como se recomienda en este trabajo. Sin embargo no deja de ser una idea factible para aquellos investigadores o estudiantes que deseen desarrollar su tesis de grado en las carreras de geología e ingeniería geológica de la Universidad de Oriente. Es de acotar que esta propuesta no pretende dar la última palabra sobre lo que debe hacerse, ya que durante el mismo proceso del trabajo de campo, el responsable será libre de realizar modificaciones y de añadir lo que le sea de mayor conveniencia. De todas maneras, aunque se deban a procesos comunes, las cárcavas pueden diferir unas de otras en distintos aspectos.
Ameneiro, R. Y Alvarez, J. 2004. Estudio geológico sobre el sistema de cárcavas del barrio Santa Eduviges. Universidad de Oriente, Escuela de Ciencias de la Tierra. Trabajo de grado. Ciudad Bolívar.
CVG-Técnica Minera. 1991. Informe de Avance, Hoja NB-20-2. Climatología. Tomo I. Proyecto Inventario de los Recursos Naturales de la Región Guayana. Ciudad Bolívar.
Funes, M., Martínez, F., Pravia, J. y Herrero, J. 1996. Estudio de la formación de cárcavas en Ciudad Bolívar. Revista Geominas Nº 24, Universidad de Oriente. Ciudad Bolívar.
Santiago, J.E. 2003. Escorrentía y erosión del suelo. En: www.monografias.com
* El autor es geógrafo especialista en Geomorfología y labora como docente e investigador en la Escuela de Ciencias de la Tierra, Universidad de Oriente, Ciudad Bolívar, Venezuela. E-Mail: .
Anexo 1. Bloquediagrama en un sector al oeste de Ciudad Bolívar: en verde, el tope y borde de la mesa; en marrón y naranja el escarpe de las cárcavas. Fuente: Ameneiro y Alvarez, 2004.
Anexo 2. Calle colapsada por la cabecera de una cárcava, localidad al sur de Ciudad Bolívar. (Foto de: M. Henríquez).
Anexo 3. Vista transversal de una cárcava en el sector sur de Ciudad Bolívar: obsérvese en el tope del talud izquierdo una vivienda a punto de colapsar. (Foto de: M. Henríquez).
Anexo 4. Aspecto de la vegetación de hierbas y arbustos a lo largo de una cárcava durante la época de lluvias. (Foto de: M. Henríquez).
Jesús E. Santiago *